RU198482U1 - Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей - Google Patents
Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей Download PDFInfo
- Publication number
- RU198482U1 RU198482U1 RU2020114121U RU2020114121U RU198482U1 RU 198482 U1 RU198482 U1 RU 198482U1 RU 2020114121 U RU2020114121 U RU 2020114121U RU 2020114121 U RU2020114121 U RU 2020114121U RU 198482 U1 RU198482 U1 RU 198482U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calculator
- input
- output
- voltage
- spectrum
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/243—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of ac
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в качестве устройства для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей при их испытаниях методом взаимной нагрузки с питанием от преобразователей частоты. Применение предлагаемого устройства позволит снизить затраты вычислительных ресурсов при обеспечении высокого уровня автоматизации в процессе определения частоты вращения ротора асинхронных машин при их испытании методом взаимной нагрузки с питанием от преобразователей частоты.
Description
Полезная модель относится к области электротехники и может быть применена в качестве устройства для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей при их испытаниях методом взаимной нагрузки с питанием от преобразователей частоты.
Аналогом предлагаемой полезной модели является метод определения скорости и угла поворота электрических машин с помощью использования пазовых частот, либо высших гармоник пазовых частот (патент ЕС на изобретение ЕР 2556381 В1), в котором получают сигнал напряжения со специальной внешней измерительной катушки, либо сигнал напряжения, для управляемых током двигателей, либо сигнал тока, для управляемых напряжением двигателей, проводят демодуляцию полученного сигнала путем умножения на сгенерированный синусоидальный сигнал с основной частотой сети питания, фильтруют полученный результат полосовым фильтром, с изменяющейся центральной частотой, которая зависит от предыдущих результатов измерений, выделяя, таким образом, пазовые гармоники. По изменению амплитуды пазовых гармоник во времени судят об угле поворота ротора и, как следствие, о его угловой скорости.
Недостатком аналога является использование полосового фильтра с изменяющейся центральной частотой, что требует пересчета параметров фильтра каждый раз перед оцифровкой данных. Также необходимо умножение оцифрованного сигнала на синусоидальный сигнал с частотой питающей сети, что существенно нагружает устройство, на котором выполняются вычисления.
Другим аналогом предлагаемого изобретения является устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей, содержащее датчики напряжения и тока, формирующие сигналы, пропорциональные соответственно напряжению и току одной фазы статора асинхронного двигателя, подключенные последовательно соответственно к первому и второму фильтрам нижних частот, первому и второму аналого-цифровым преобразователям, первому и второму анализаторам спектра, первому и второму входам вычислителя скорости вращения ротора; вычислитель частот канонических гармоник, входом и выходом подключенный соответственно к выходу первого анализатора спектра и третьему входу вычислителя скорости вращения ротора, выходом связанного со входом индикатора, оснащенное определителем мощности, входами подключенного к выходам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, а выходом связанного с четвертым входом вычислителя скорости вращения ротора, а также задатчиком типа двигателя, через базу параметров двигателей подключенного к пятому входу вычислителя скорости вращения ротора (RU 2621880 С1, 07.06.2017).
Недостатком аналога является необходимость подбора оператором вручную диапазона поиска частоты пазовых гармоник, необходимой для определения угловой скорости вращения ротора, что требует от оператора необходимой квалификации и снижает уровень автоматизации устройства.
Прототипом предлагаемой полезной модели является устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей, содержащее цифровые датчики напряжения и тока, формирующие цифровые сигналы, передающие информацию о мгновенных значениях напряжения и тока одной фазы статора асинхронного двигателя к вычислителям спектра напряжения и тока соответственно, характеризуемое тем, что выходы вычислителей спектра напряжения и тока подключены к первому и второму входам делителя соответственно, выход которого через блок «зона нечувствительности» соединен с первым входом умножителя, выход вычислителя спектра напряжения через вычислитель основной гармоники соединен с первым входом вычислителя диапазонов поиска, второй вход которого связан с выходом задатчика параметров двигателя и первым входом вычислителя скорости вращения ротора, второй вход умножителя спектров подключен к выходу вычислителя диапазонов поиска, а выход умножителя спектров соединен со вторым входом вычислителя скорости вращения ротора, выходом связанного со входом индикатора (RU 168004 U1, 16.01.2017).
Недостатком прототипа является завышенные затраты вычислительных ресурсов вычислителя скорости вращения ротора, обусловленные чрезмерно широким диапазоном поиска частоты зубцовой гармоники в случае применения данного устройства в составе стенда для испытания асинхронных машин методом взаимной нагрузки с питанием от преобразователей частоты.
Целью предлагаемой полезной модели является снижение затрат вычислительных ресурсов при обеспечении высокого уровня автоматизации в процессе определения частоты вращения ротора асинхронных машин при их испытании методом взаимной нагрузки с питанием от преобразователей частоты.
Указанная цель достигается тем, что устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей, содержащее цифровые датчики напряжения и тока, формирующие цифровые сигналы, передающие информацию о мгновенных значениях напряжения и тока одной фазы статора асинхронного двигателя к вычислителям спектра напряжения и тока соответственно, выходы вычислителей спектра напряжения и тока подключены к входам делителя спектров, выход которого через блок «Зона нечувствительности» соединен с первым входом умножителя спектров, первый вход вычислителя диапазонов поиска соединен с выходом задатчика параметров двигателя, который также соединен с первым входом вычислителя скорости вращения ротора, второй вход умножителя спектров подключен к выходу вычислителя диапазонов поиска, а выход умножителя спектров соединен со вторым входом вычислителя скорости вращения ротора, выход которого связан с входом индикатора, дополнено тем, что ко второму входу вычислителя диапазонов поиска подключен выход вычислителя частоты питающего напряжения первого преобразователя частоты, а к третьему входу вычислителя диапазонов поиска подключен выход вычислителя частоты питающего напряжения второго преобразователя частоты.
На фиг. представлена функциональная схема, поясняющая работу устройства для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей.
На функциональной схеме представлены цифровой датчик напряжения 1, вычислитель спектра сигнала напряжения 2, вычислители частоты питающего напряжения первого преобразователя частоты (ПЧ1) 3.1 и второго преобразователя частоты (ПЧ2) 3.2, вычислитель диапазонов поиска 4, задатчик параметров двигателя 5, делитель спектров 6, умножитель спектров 7, вычислитель скорости вращения ротора 8, цифровой датчик тока 9, вычислитель спектра сигнала тока 10, индикатор 11.
Выход цифрового датчика напряжения 1 подключен к входу вычислителя спектра сигнала напряжения 2, выход цифрового датчика тока 9 подключен к входу вычислителя спектра сигнала тока 10, выходы вычислителя спектра напряжения 2 и вычислителя спектра тока 10 подключены к входам делителя спектров 6, выход которого соединен с первым входом умножителя спектров 7, первый вход вычислителя диапазонов поиска 4 соединен с выходом задатчика параметров двигателя 5, который также соединен с первым входом вычислителя скорости вращения ротора 8, второй вход умножителя спектров 7 подключен к выходу вычислителя диапазонов поиска 4, а выход умножителя спектров 7 соединен со вторым входом вычислителя скорости вращения ротора 8, выход которого связан с входом индикатора 11, выходы вычислителей частоты питающего напряжения первого 3.1 и второго 3.2 преобразователей частоты подключены соответственно ко второму и третьему входам вычислителя диапазонов поиска 4.
Устройство работает следующим образом.
В используемом устройстве определяются пазовые гармоники в спектре сигнала тока статора, которые располагаются на частотах:
где ƒ1 - частота тока статора асинхронного двигателя;
р - число пар полюсов;
Z2 - число пазов ротора, которое можно узнать из документации на двигатель, либо попытаться определить самостоятельно;
s - скольжение;
k - порядок гармоники, целое 1, 3, 5, …
Входными данными для устройства являются мгновенные значения напряжения и тока, получаемые соответственно с цифровых датчиков напряжения 1 и тока 9, значения частот питающих напряжений ƒ1 и ƒ2, получаемые от вычислителей частоты питающего напряжения первого 3.1 и второго преобразователя частоты 3.2, а также величины, задаваемые вручную с помощью задатчика параметров двигателя 5: число пазов ротора (Z2), число пар полюсов (р).
Далее с помощью вычислителей спектра напряжения 2 и тока 10 над каждым цифровым сигналом напряжения и тока выполняется быстрое преобразование Фурье.
Далее делитель спектров 6 осуществляет деление спектров: амплитуды гармоник тока делятся на амплитуды соответствующих им гармоник напряжения, в результате чего получаем спектр Ai/u.
Далее вычислитель диапазонов поиска 4 на основании получаемых им значений частот питающих напряжений ƒ1 и ƒ2 от вычислителей частоты питающего напряжения первого 3.1 и второго преобразователя частоты 3.2 вычисляет границы четырех диапазонов с номерами n=1, 2, 3, 4, которые соответствуют расположению пазовых гармоник с порядком k=-3, -1, 1, 3 (k=-3 при n=1, k=-1 при n=2, k=1 при n=3, k=3 при n=4).
Верхняя граница n-го диапазона поиска пазовых гармоник соответствует скольжению s=0:
Нижняя граница n-го диапазона поиска определяется исходя из того, что частота вращения ротора асинхронных двигателей, работающих по схеме взаимной нагрузки, приблизительно равна среднему арифметическому значению частот вращения их магнитных полей, т.е. 
отсюда 
Скольжение первой машины 
частота вращения ее магнитного поля 
Тогда после подстановок в (1) имеем:
Далее вычисления осуществляются вычислителем скорости вращения ротора 8. Полученный спектр Ai/u разбивается на четыре диапазона 
с номерами n=1, 2, 3, 4, границы которых вычислены по формулам (2) и (3). Далее амплитуды гармоник первого диапазона поиска 
умножаются на соответствующие амплитуды гармоник второго 
третьего 
и четвертого
диапазонов поиска. В результате имеем спектр 
имеющий такую же ширину, как и каждый из четырех диапазонов поиска зубцовых гармоник 
и 
Таким образом, в полученном спектре 
усиливаются амплитуды, которые располагаются на двойной частоте первой гармоники друг от друга и ослабляются амплитуды, которые не имеют такого свойства.
В полученном спектре 
определяется гармоника с максимальной амплитудой и соответствующие ей частоты зубцовых гармоник ƒZn, попадающих в диапазоны поиска 
и 
Зная частоты ƒZn и воспользовавшись выражением (1) можно определить скольжение s асинхронного двигателя. По найденному скольжению вычисляется частота вращения ротора.
Рассчитанное значение скорости вращения ротора выводится на индикатор 11.
Таким образом, применение предлагаемого устройства позволит снизить затраты вычислительных ресурсов при обеспечении высокого уровня автоматизации в процессе определения частоты вращения ротора асинхронных машин при их испытании методом взаимной нагрузки с питанием от преобразователей частоты.
Источники информации:
1. Патент на изобретение РФ №2433419, МПК G01R 31/34, 2011.
2. Патент на полезную модель РФ №140678, МПК G01R 31/34, 2014.
3. Патент на полезную модель РФ №163996, МПК G01R 31/34, 2016.
Claims (1)
- Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей, содержащее цифровые датчики напряжения и тока, формирующие цифровые сигналы, передающие информацию о мгновенных значениях напряжения и тока одной фазы статора асинхронного двигателя к вычислителям спектра напряжения и тока соответственно, выходы вычислителей спектра напряжения и тока подключены к входам делителя спектров, выход которого через блок «Зона нечувствительности» соединен с первым входом умножителя спектров, первый вход вычислителя диапазонов поиска соединен с выходом задатчика параметров двигателя, который также соединен с первым входом вычислителя скорости вращения ротора, второй вход умножителя спектров подключен к выходу вычислителя диапазонов поиска, а выход умножителя спектров соединен со вторым входом вычислителя скорости вращения ротора, выход которого связан с входом индикатора, отличающееся тем, что ко второму входу вычислителя диапазонов поиска подключен выход вычислителя частоты питающего напряжения первого преобразователя частоты, а к третьему входу вычислителя диапазонов поиска подключен выход вычислителя частоты питающего напряжения второго преобразователя частоты.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114121U RU198482U1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020114121U RU198482U1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU198482U1 true RU198482U1 (ru) | 2020-07-13 |
Family
ID=71616220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020114121U RU198482U1 (ru) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU198482U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1067583A1 (ru) * | 1982-02-08 | 1984-01-15 | Предприятие П/Я В-8670 | Устройство дл определени гармонических сигналов частоты вращени вала асинхронного двигател с фазным ротором |
| EP2112753B1 (en) * | 2008-04-24 | 2011-02-16 | Advanced Digital Design, S.A. | Method and device for determining the rotor rotation speed of an electric induction motor |
| RU115984U1 (ru) * | 2011-09-01 | 2012-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство для определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя |
| RU2476983C1 (ru) * | 2011-08-26 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя |
| RU168004U1 (ru) * | 2016-05-20 | 2017-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей |
| CN107223305A (zh) * | 2014-11-28 | 2017-09-29 | 株式会社日立产机系统 | 监视装置和监视方法以及具有它们的控制装置和控制方法 |
-
2020
- 2020-04-03 RU RU2020114121U patent/RU198482U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1067583A1 (ru) * | 1982-02-08 | 1984-01-15 | Предприятие П/Я В-8670 | Устройство дл определени гармонических сигналов частоты вращени вала асинхронного двигател с фазным ротором |
| EP2112753B1 (en) * | 2008-04-24 | 2011-02-16 | Advanced Digital Design, S.A. | Method and device for determining the rotor rotation speed of an electric induction motor |
| RU2476983C1 (ru) * | 2011-08-26 | 2013-02-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя |
| RU115984U1 (ru) * | 2011-09-01 | 2012-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Устройство для определения оценки частоты вращения асинхронного двигателя |
| CN107223305A (zh) * | 2014-11-28 | 2017-09-29 | 株式会社日立产机系统 | 监视装置和监视方法以及具有它们的控制装置和控制方法 |
| RU168004U1 (ru) * | 2016-05-20 | 2017-01-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет путей сообщения" | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2229135C2 (ru) | Способ и система для тестирования функционирования вращающихся машин | |
| CN1108528C (zh) | 向量电表及相关的向量电量测量方法 | |
| CN108761117B (zh) | 便携式电流检测转速测试仪 | |
| CN103344368A (zh) | 基于可测电气量的鼠笼式异步电机能效在线监测方法 | |
| CN111142021B (zh) | 一种用于三级式无刷同步变频交流发电系统的异步采样方法 | |
| Hill et al. | Design of a microprocessor-based digital wattmeter | |
| RU168373U1 (ru) | Устройство для измерения частоты трехфазного синусоидального напряжения | |
| CN102495250A (zh) | 一种基于Hilbert算法的准同步宽频无功电能表及其采样方法 | |
| RU198482U1 (ru) | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей | |
| RU2731322C1 (ru) | Способ определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей | |
| RU2621880C1 (ru) | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей | |
| RU168004U1 (ru) | Устройство для определения частоты вращения ротора асинхронных двигателей | |
| RU166464U1 (ru) | Устройство для определения числа пазов ротора асинхронных двигателей | |
| Cristaldi et al. | Measuring equipment for the electric quantities at the terminals of an inverter-fed induction motor | |
| Horinek et al. | Power analyzer for converter testing based on cRIO hardware platform | |
| CN109387660A (zh) | 一种精准的电机测速方法 | |
| RU212147U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
| RU2559162C1 (ru) | Способ определения скольжения ротора асинхронного электродвигателя по току статора | |
| Ferrah et al. | An investigation into speed measurement of induction motor drives using rotor slot harmonics and spectral estimation techniques | |
| Dlamini et al. | A non-intrusive compensated slip method for motor efficiency estimation using vibration signature analysis | |
| RU212580U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
| RU196223U1 (ru) | Измеритель частоты гармонического сигнала | |
| CN103529739B (zh) | 转速跟踪采样样本变换为天文时钟抽样样本的装置及方法 | |
| RU143538U1 (ru) | Устройство аналогового датчика коэффициента мощности | |
| Biriescu et al. | Testing of electrical machines using a data acquisition and processing system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20210404 |